Четырехволновое взаимодействие на тепловой и резонансной нелинейностях при наличии обратной связи на объектную и сигнальную волны

Четырехволновое взаимодействие на тепловой и резонансной нелинейностях при наличии обратной связи на объектную и сигнальную волны

Автор: Акимов А.А., Ивахник В.В., Казакова К.Г.

Журнал: Физика волновых процессов и радиотехнические системы @journal-pwp

Статья в выпуске: 2 т.26, 2023 года.

Бесплатный доступ

Обоснование. Необходимость создания высокоэффективных четырехволновых преобразователей излучения c целью использования их в системах адаптивной оптики для обработки в реальном времени сложных пространственно-временных полей, в интерферометрии, квантовой криптографии и т. д. требует наряду с применением традиционных методов повышения эффективности таких преобразователей за счет увеличения длины взаимодействия, плотности мощности излучения, эффективного значения нелинейной восприимчивости разработки новых методов. В качестве одного из таких методов выступает метод, основанный на наложении обратной связи на одну или несколько взаимодействующих волн. Цель. Рассмотрено влияние обратной связи на амплитудный коэффициент отражения вырожденного четырехволнового преобразователя излучения на тепловой и резонансной нелинейностях. Методы. Амплитудный коэффициент отражения вырожденного четырехволнового преобразователя излучения на тепловой и резонансной нелинейностях при наличии обратной связи на объектную и сигнальную волны анализировался численным методом на основе многократного прохождения сигнальной и объектной волн нелинейного слоя в кольцевом резонаторе. Результаты. Показано, что в приближении малого коэффициента отражения отличие в коэффициентах отражения при наличии и отсутствии обратной связи на объектную и сигнальную волны монотонно увеличивается с ростом интенсивности волн накачки и не зависит от параметра, характеризующего соотношение между тепловой и резонансной нелинейностями. Заключение. Установлена область значений коэффициента поглощения, в пределах которой наложение обратной связи на объектную и сигнальную волны приводит к повышению эффективности четырехволного преобразователя излучения.

Еще

Четырехволновой преобразователь, обратная связь, тепловая нелинейность, резонансная нелинейность

Короткий адрес: https://sciup.org/140300672

IDR: 140300672   |   DOI: 10.18469/1810-3189.2023.26.2.18-26

Список литературы Четырехволновое взаимодействие на тепловой и резонансной нелинейностях при наличии обратной связи на объектную и сигнальную волны

  • Inverse four-wave mixing and self-parametric amplification in optical fibre / S.K. Turitsyn [et al.] // Nature Photonics. 2015. Vol. 9, no. 9. P. 608–615. DOI: https://doi.org/10.1038/nphoton.2015.150
  • All-optical ultrafast wavelength and mode converter based on intermodal four-wave mixing in few-mode fibers / Y. Weng [et al.] // Optics Communications. 2015. Vol. 348, P. 7–12. DOI: https://doi.org/10.1016/j.optcom.2015.03.018
  • Nazemosadat E., Pourbeyram H., Mafi A. Phase matching for spontaneous frequency conversion via four-wave mixing in graded–index multimode optical fibers // Journal of the Optical Society of America B. 2016. Vol. 33, no. 2. P. 144–150. DOI: https://doi.org/10.1364/JOSAB.33.000144
  • Polarization-insensitive four-wave-mixing-based wavelength conversion in few-mode optical fibers / O.F. Anjum [et al.] // Journal of Lightwave Technology. 2018. Vol. 36, no. 17. P. 3678–3683. DOI: https://doi.org/10.1109/JLT.2018.2834148
  • Multiple modal and wavelength conversion process of a 10-Gbit/s signal in a 6-LP-mode fiber / H. Zhang [et al.] // Optics Express. 2019. Vol. 27, no. 11. P. 15413–15425. DOI: https://doi.org/10.1364/OE.27.015413
  • Gupta R., Kaler R.S. Nonlinear Kerr and intermodal four-wave mixing effect in mode-division multiplexed multimode fiber link // Optical Engineering. 2019. Vol. 58, no. 3. P. 036108. DOI: https://doi.org/10.1117/1.OE.58.3.036108
  • Spatially multiplexed picosecond pulse-train generation in a 6 LP mode fiber based on multiple four-wave mixings / H. Zhang [et al.] // Applied Optics. 2019. Vol. 58, no. 31. P. 8570–8576. DOI: https://doi.org/10.1364/AO.58.008570
  • Ивахник В.В., Петникова В.М., Шувалов В.В. Повышение эффективности систем обращения волнового фронта при использовании кольцевых резонаторов // Квантовая электроника. 1981. Т. 8, № 2. С. 445–448. URL: http://mi.mathnet.ru/qe5924
  • Formation of holographic gratings and dynamics of four-wave mixing in nonlinear microresonators / O.G. Romanov [et al.] // Proceedings of SPIE. 2006. Vol. 6255. P. 625507. DOI: https://doi.org/10.1117/12.676523
  • Акимов А.А., Гузаиров С.А., Ивахник В.В. Четырехволновое взаимодействие на тепловой нелинейности в схеме с положительной обратной связью // Компьютерная оптика. 2018. Т. 42, № 4. С. 534–541. DOI: https://doi.org/10.18287/2412-6179-2018-42-4-534-541
  • Акимов А.А., Гузаиров С.А., Ивахник В.В. Качество преобразования излучения при четырехволновом взаимодействии на тепловой нелинейности с учетом обратной связи // Компьютерная оптика. 2021. Т. 45, № 5. С. 667–672. DOI: https://doi.org/10.18287/2412-6179-CO-888
  • Туморин В.В., Ильичев Н.Н. О роли тепловой нелинейности при вырожденных взаимодействиях в насыщенных лазерных средах // Квантовая электроника. 2007. Т. 37, № 9. С. 821–826. URL: http://mi.mathnet.ru/qe13476
  • Ивахник В.В., Никонов В.И. Дифракционная эффективность динамической голограммы в обратимой фотохромной среде с учетом диффузии фотохромных частиц // Оптика и спектроскопия. 2003. Т. 94, № 1. С. 134–138.
  • Ковалев В.И., Мусаев М.А., Файзулов Ф.С. Вклад теплового механизма в отражение при вырожденном четырехволновом взаимодействии в полупроводниках // Квантовая электроника. 1984. Т. 11, № 1. С. 85–90. URL: http://mi.mathnet.ru/qe4634
  • Kabanov V.V., Rubanov A.S. Dynamic gratings and four-wave phase conjugation in dye solutions // IEEE Journal of Quantum Electronics. 1990. Vol. 26, no. 11. P. 1990–1998. DOI: https://doi.org/10.1109/3.62118
  • Ивахник В.В., Савельев М.В. Пространственная селективность четырехволнового преобразователя излучения с учетом термодиффузионного и электрострикционного механизмов нелинейности // Физика волновых процессов и радиотехнические системы. 2013. Т. 16, № 1. С. 6–11. URL: https://journals.ssau.ru/pwp/article/view/7377
  • Diels J. C., McMichael I. C., Vanherzeele H. Degenerate four-wave mixing of picosecond pulses in the saturable amplification of a dye laser // IEEE Journal of Quantum Electronics. 1984. Vol. QE-20, no. 6. P. 630–636. DOI: https://doi.org/10.1109/JQE.1984.1072436
  • Caro R.G., Gower M.C. Phase conjugation by degenerate four-wave mixing in absorbing media // IEEE Journal of Quantum Electronics. 1982. Vol. QE-18, no. 9. P. 1376–1380. DOI: https://doi.org/10.1109/JQE.1982.1071705
  • Wavelength dependence of phase conjugate reflectivity in absorbing media and thermal grating studies by four wave mixing / R. Krishna Mohan [et al.] // Pramana – Journal of Physics. 1990. Vol. 34, no. 6. P. 461–471. DOI: https://doi.org/10.1007/BF02846425
  • Савельев М.В., Ивахник В.В. Пространственная селективность четырехволнового преобразователя излучения с учетов силы тяжести, действующей на растворенные в прозрачной жидкости наночастицы // Известия вузов. Радиофизика. 2020. Т. 63, № 8. С. 694–703. URL: https://radiophysics.unn.ru/issues/2020/8/694
  • Жердиенко В.В., Лесник С.А., Хижняк А.И. Попутное четырехпучковое взаимодействие в резонансных средах с тепловой нелинейностью // Украинский физический журнал. 1985. Т. 30, № 12. С. 1788–1792.
  • Ораевский А.Н., Галушкин М.Г., Никитин В.Ю. Обращение волнового фронта при резонансном четырехволновом взаимодействии на фазовых тепловых решетках в усиливающей среде импульсных HF(DF)-химических лазеров на цепных реакциях // Препринт ФИАН. 1989. № 196. 8 c. URL: http://preprints.lebedev.ru/?p=786
  • Галушкин М.Г., Оношко Р.Н. Четырехволновое взаимодействие в поглощающих резонансных средах в условиях теплового «взрыва» // Обращение волнового фронта лазерного излучения в нелинейных средах (ОВФ-89): сб. мат. II Всесоюзной конференции. 1990. С. 53–57.
  • Акимов А.А., Ивахник В.В., Никонов В.И. Обращение волнового фронта при четырехволновом взаимодействии на резонансной и тепловой нелинейностях при больших коэффициентах отражения // Оптика и спектроскопия. 2013. Т. 115, № 3. С. 438–445.
  • Кучеренко М.Г., Русинов А.П. Запись и распад нестационарных решеток в системе насыщаемых трехуровневых центров // Оптика и спектроскопия. 2004. Т. 97, № 6. С. 1026–1033.
  • Формирование динамических волноводных структур в средах с тепловой и резонансной нелинейностью / Д.В. Горбач [и др.] // Известия РАН. Серия физическая. 2011. Т. 75, № 12. С. 1733–1736.
  • Акимов А.А., Воробьева Е.В., Ивахник В.В. Четырехволновое взаимодействие на резонансной и тепловой нелинейностях при больших коэффициентах отражения // Физика волновых процессов и радиотехнические системы. 2012. Т. 15, № 1. С. 46–51.
  • Бельдюгин И.М., Степанов А.А., Щеглов В.А. К теории встречного ВЧВ в полях произвольной интенсивности в средах с резонансным и тепловым механизмами нелинейности // Квантовая электроника. 1989. Т. 16, № 1. С. 84–90. URL: http://mi.mathnet.ru/qe7710
  • Акимов А.А., Воробьева Е.В., Ивахник В.В. Временная зависимость амплитуды объектной волны при четырехволновом взаимодействии с учетом резонансной и тепловой нелинейностей // Физика волновых процессов и радиотехнические системы. 2013. Т. 16, № 4. С. 7–13. URL: https://journals.ssau.ru/pwp/article/view/7334
  • Ивахник В.В., Савельев М.В. Пространственная селективность четырехволнового преобразователя излучения в поглощающей двухкомпонентной среде при больших коэффициентах отражения // Физика волновых процессов и радиотехнические системы. 2018. Т. 21, № 2. С. 5–13. URL: https://journals.ssau.ru/pwp/article/view/7029
  • Виноградова М.Б., Руденко О.В., Сухоруков О.П. Теория волн. М.: Наука, 1979. 384 с.
Еще
Статья научная
QR-код для установки приложения SciUp Наведите камеру и скачайте бесплатное приложение SciUp